Eerst een kleine tekst. Ik weet niet waarom, maar ik heb altijd een soort warme gevoelens gehad tegenover Frame Relay (als het überhaupt mogelijk is om een ​​protocol voor gegevensoverdracht te hebben... mijn collega's zullen mij begrijpen, hoop ik). Ik hoorde er lang geleden voor het eerst over, toen ik me nog aan het voorbereiden was op CCNA. Toen maakte Frame Relay behoorlijk veel indruk op mij, al was het maar omdat het geen Ethernet was. Het was iets nieuws wat ik toen nog niet wist. Sindsdien heb ik de implementatie ervan in het leven nauwelijks gezien. Maar tot voor kort stond het gewoon in de Cisco-examens... Laten we proberen erachter te komen wat er zo speciaal aan is...

Oorzaken

Na de tekst is het tijd om verder te gaan met het verhaal. Frame Relay ontstond in het ISDN-tijdperk. Er was behoefte om op de een of andere manier de gegevensoverdracht via het netwerk te organiseren, en voor dit doel werd oorspronkelijk de Frame Relay-technologie ontwikkeld. Een behoorlijk zeldzame technologie tegenwoordig, maar niet zo zeldzaam als veel mensen denken. De belangrijkste toepassing van de technologie was de zogenaamde bedrijfssector. Om een ​​communicatiekanaal tussen twee kantoren te bieden, werden destijds seriële point-to-point-verbindingen gebruikt. Het ding is eenvoudig en handig, maar niet schaalbaar. Als we 3 apparaten moeten verbinden via een ISDN-netwerk, moeten we vanaf elk apparaat twee seriële verbindingen leggen. Wat als er 100 apparaten zijn? Frame Relay is ontworpen om dit probleem op te lossen. Het is in staat om al deze kantoren op een iets efficiëntere manier met elkaar te verbinden. U heeft slechts één link nodig om elk apparaat met de Frame Relay-cloud te verbinden. Onderstaande afbeelding illustreert de aanpak.

Framerelais is een NBMA-netwerk (non-broadcast multiple access). Dit betekent dat één apparaat op een netwerk met vele anderen kan communiceren, maar dit gebeurt niet door uitzendberichten te verzenden. Dit is de belangrijkste grap van Frame Relay, die zijn stempel drukt op veel aspecten die met dit protocol samenhangen. De werking van routeringsprotocollen via een dergelijk netwerk kent bijvoorbeeld enkele bijzonderheden.

Framerelais- werkt op de tweede OSI-laag, waarover veel L3-technologieën kunnen worden overgedragen. De belangrijkste is natuurlijk IP. Het gaat over IP over Frame Relay dat verder zal worden besproken.

Framerelais introduceert een aantal termen die niet bijzonder complex zijn, maar soms misleidend kunnen zijn.

• DTE(dataterminalapparatuur) - apparatuur die gebruikmaakt van de Frame Relay-service. Dit is in wezen een CPE.

• DCE (apparatuur voor het afsluiten van datacircuits) - apparatuur die de Frame Relay-service levert. Dit is een Frame Relay Switch, die zich aan de kant van de provider bevindt.

Basisprincipe

Dus nu we min of meer hebben besloten wat Frame Relay is, is het tijd om te kijken hoe het werkt. In Frame Relay-termen gesproken: in het onderstaande diagram hebben we drie apparaten die zijn verbonden met de Frame Relay-cloud. Dit zijn DTE1, DTE2 en DTE3. Elk van deze apparaten is verbonden met een providerapparaat (DCE), waarvan er ook drie in het diagram staan.

Ook in het diagram kun je er enkele zien V.C.. Er zijn er drie en dit is een fundamenteel concept in Frame Relay. Apparaten op een Frame Relay-netwerk zijn verbonden via Virtueel circuit, die bovenop fysieke links worden gelegd. DTE1 is bijvoorbeeld verbonden met DTE2 en DTE3 via twee van dergelijke aansluitingen, respectievelijk VC12 en VC31.
Strikt genomen zijn er twee soorten VC's:

• S.V.C.(Switched Virtual Circuit) - een dergelijk kanaal wordt elke keer dat er gegevens moeten worden verzonden, door DTE gesignaleerd.

• PVC(Permanent virtueel circuit) - dit type secite is altijd aanwezig op het netwerk en wordt geconfigureerd op de knooppunten. DTE maakt er gewoon verbinding mee, maar geeft geen signaal.

In ieder geval wordt elke sekit gedefinieerd met behulp van DLCI(ID van datalinkverbinding). DLCI in Frame Relay-netwerken lijkt op een MAC-adres in Ethernet, maar niet helemaal. Dit is een bepaalde L2-identificatie op het netwerk. Maar in tegenstelling tot MAC is DLCI een lokale waarde die alleen binnen de link uniek mag zijn. Als je naar de afbeelding hierboven kijkt, is het heel normaal om één DLCI voor alle apparaten te gebruiken. Maar meestal wordt een andere aanpak gebruikt, namelijk Global Addressing. In dit geval is de DLCI uniek binnen het netwerk. Het is vertrouwder en gemakkelijker.

Laten we verder gaan met hoe frames via een dergelijk netwerk worden verzonden. Laten we zeggen dat apparaat DTE1 (192.168.0.1/24) gegevens wil verzenden naar apparaat DTE2 met adres 192.168.0.2/24.

1. Router DTE1 kapselt het IP-pakket in in een Frame Relay-frame, voegt DLCI=102 in de header in en stuurt het resulterende pakket naar DTE2.
2. In ons geval komt het frame op DCE1 terecht. Binnen de Frame Relay-cloud wordt allereerst de Frame Relay-header gecontroleerd, de identificatie DLCI=102 is aanwezig, dit is onderdeel van de VC12-sectie, de DLCI in het frame verandert naar 101 en wordt naar DTE2 gestuurd.
3. DTE2 kijkt ook naar de Frame Relay-header en vindt daar DLCI 101, waardoor het begrijpt dat de gegevens afkomstig zijn van DTE1. Vervolgens wordt de header weggegooid en begint het werken met het IP-pakket.

LMI (lokale beheerinterface)

Voor interactie tussen DTE en DCE is er een speciaal LMI-protocol, dat in Frame Relay-netwerken twee belangrijke functies vervult.

1. Blijf in leven. Als er geen berichten van een buurman worden ontvangen, wordt een dergelijke link als dood beschouwd. Meestal zijn dit 3 niet-aangekomen berichten met een interval van 10 seconden.
2. Statusalarm. Zodra de router (DTE) op het netwerk verschijnt, stuurt deze een bericht LMI-statusonderzoek richting DCE. Hij antwoordt hem met een bericht LMI Status, die vertelt welke DLCI's momenteel op deze VC zijn geconfigureerd en wat hun status is.

Dus na het instellen van de link, onze DTE leert automatisch welke DLCI's in gebruik zijn. Het enige probleem is dat wij we weten niet welk IP-adres overeenkomt met welke DLCI. "ARP" - zal de lezer uitroepen. ‘Bijna,’ zal ik antwoorden.

Omgekeerde ARP

Nadat we het apparaat hebben aangesloten op het Frame Relay-netwerk, vertelt de dichtstbijzijnde switch ons welke DLCI's op het kanaal zijn geconfigureerd. Om erachter te komen welke L3-adressen (kortweg IP) erachter zitten, hebben we zoiets als ARP in Ethernet nodig, maar omgekeerd. In Ethernet kennen we L3, maar we weten niet welke MAC, d.w.z. L2-adres komt ermee overeen. Hier kennen we het L2-adres (DLCI), maar niet het IP-adres.

Zodra onze DTE-router een LMI-statusbericht ontvangt met een lijst van de DLCI, stuurt hij onmiddellijk een Inverse ARP-bericht naar het netwerk, waarin hij zijn DLCI en zijn L3-adres meedeelt. Anderen dus netwerkdeelnemers weten met welke DLCI-frames ze moeten worden verzonden om deze router te bereiken.

Natuurlijk kan Inverse ARP trouwens worden uitgeschakeld door LMI uit te schakelen. In dit geval zorg jij voor alle installatie. U moet DLCI op de interfaces statisch configureren en opschrijven welke DLCI aan externe zijden van het netwerk overeenkomt met welke adressen.

Topologieën

Het is de moeite waard om een ​​paar woorden over L3 te zeggen. U bent vrij om het L3-ontwerp naar wens bovenop de Frame Relay-cloud te bouwen. Je kunt één subnet over het hele netwerk ‘verspreiden’, wat ik in mijn voorbeeld heb gedaan (afbeelding linksonder). U kunt point-to-point-logica gebruiken en een eigen subnet toewijzen aan elke VC (aan de rechterkant).

Interfacetype

Het type interface bepaalt hoe Frame Relay zich zal gedragen en hoe de protocollen zich zullen gedragen. dynamische routering erbovenop trouwens. Laten we nu eens kijken naar de enigszins vervormde topologie uit mijn voorbeeld, waarin om de een of andere reden één link tussen DTE1 en DTE3 werd verwijderd.

Laten we bijvoorbeeld Cisco nemen, waar ze ons de mogelijkheid bieden om Frame Relay te configureren om:

• Fysieke interface. Een goede optie, maar niet erg schaalbaar. In ons voorbeeld hierboven kan de volledige topologie op de fysieke interfaces worden geconfigureerd. Wij registreren de frame-relay-inkapseling en het IP-adres, LMI en InARP doen de rest van het werk voor ons. Maar als we ervoor hadden gekozen om de aanpak uit de vorige afbeelding te implementeren, waarbij we voor elke VC zijn eigen subnet nodig zouden hebben, zou het niet langer mogelijk zijn om Frame Relay op fysiek niveau te configureren. Het zou nodig zijn om twee subnetten op één fysieke interface te registreren.
• Subinterface. We kunnen wel zeggen dat dit Best Practices zijn. Maar in dit geval moeten we het interfacetype selecteren, waarvan we er twee hebben:
• Punt-tot-punt. In dit geval hebben we InverseARP niet nodig, omdat de PtP-logica er zelf van uitgaat dat er maar één apparaat aan de andere kant is. De router gelooft eenvoudigweg dat het volledige subnet dat op de lokale interface is geregistreerd, toegankelijk is via de DLCI van de buurman. Als u bijvoorbeeld VC12 configureert als een PtP-subinterface op DTE1, dan besluit de router eenvoudigweg dat het volledige subnet 192.168.0.0/24 toegankelijk is via VC12 en dat u er verkeer naartoe moet sturen met DLCI 102. Deze DLCI vertelde ons DTE2 aan de andere kant met behulp van LMI. Ik wil u eraan herinneren dat InverseARP voor het in kaart brengen van L2 naar L3 in dit geval niet wordt gebruikt. Voor ons voorbeeld kan de koppeling naar DTE3 ook als PtP worden geconfigureerd.
• Meerpunts. Maar op DTE2 is deze logica niet van toepassing, omdat meerdere VC's via één link moeten gaan. In ons geval zullen we hier een multipoint-subinterface moeten configureren.

Als u inschat hoe het verkeer in een dergelijke topologie zal stromen, krijgt u zoiets als het volgende. Stel dat alles al in de cloud is geconfigureerd en dat u uw geconfigureerde apparaten hebt ingeschakeld.

1. Het eerste wat je moet doen is gaan LMI-statusonderzoek richting de schakelaars in de cloud.
2. Switches reageren met ons DTE-bericht LMI-status welke DLCI's zijn geconfigureerd in VC. DTE1 en DTE3 leren namelijk over DLCI 102, dat deel uitmaakt van DTE2. DTE2 leert over DLCI 101 en 102, die respectievelijk tot DTE1 en DTE2 behoren.
3. Zodra LMI Status bij onze DTE's arriveert, zullen ze verzenden InARP berichten. DTE1 zal zijn IP 192.168.0.1/24 en DLCI 101 vertellen. DTE2 zal zijn buren vertellen dat zijn adres 192.168.0.2/24 is en DLCI 102. DTE3 zal ook iedereen alles vertellen.
4. Wanneer verkeer dat ons interesseert op DTE1 verschijnt om naar DTE3 te worden gestuurd, zal het eenvoudigweg een IP-pakket nemen, het in een Frame Relay-frame wikkelen en het erin schrijven DLCI 102. Hij kijkt niet naar InARP, hij weet gewoon dat alles uit het 192.168.0.0/24-netwerk met DLCI 102 moet worden verzonden. Waarom? Omdat we een point-to-point interface hebben opgezet.
5. Nadat we de Frame Relay-wolk zijn gepasseerd, zal onze header worden getransformeerd en dat zal al zijn gebeurd DLCI 101.
6. Dit is het frame uit DLCI 101 dat naar DTE2 komt. DTE2 zal begrijpen dat dit verkeer niet voor haar bedoeld is, omdat zij niet over het benodigde IP-adres op de interfaces beschikt. Hij zal naar zijn mapping kijken, die hij heeft samengesteld op basis van de resultaten van LMI en InARP, en zal begrijpen dat dit verkeer bedoeld is voor DTE3 en met DLCI 103 in die richting moet worden gestuurd.
7. DTE2 kapselt het verkeer in een nieuwe FR-header in en plaatst deze erin DLCI 103.
8. Onderweg zal de DLCI in de header opnieuw op magische wijze veranderen van 103 naar 102 .
9. Ten slotte ontving DTE3 verkeer, verwijderde de header van het tweede niveau (Frame relay), keek naar de L3-header (IP) en realiseerde zich dat deze voor hem was. Vervolgens wordt het verkeer op de een of andere manier verwerkt.
10. Als DTE3 enig responsverkeer richting DTE1 genereert, herhaalt de situatie zich vanaf punt 1, maar in de tegenovergestelde richting.

Voor de duidelijkheid heb ik een UML-diagram weggegooid, was het tevergeefs dat ik in mijn bericht over UML schreef hoe ik dit moest doen?

De foto hierboven laat het zien eerste geval.

• DTE1 verzendt wat verkeer verpakt in een Frame Relay-header, die naast DLCI twee bits bevat: FECN en BECN. Router DTE1 verzendt ze gelijk aan nul, omdat hij (nog) niets weet van overbelastingen in het kanaal.

• DCE1 ontvangt verkeer en verwerkt het, alles is zoals gewoonlijk. Hij merkt echter dat er een knelpunt zit in de koppeling met DCE2. Het onthoudt de VC waarin de gegevens zijn binnengekomen en stelt het FECN-bit gelijk aan 1 in de frameheader richting de buurman DCE2. Dat betekent dat er sprake is van overbelasting in het kanaal. Hij doet dit in wezen in de hoop dat iemand naar hem zal kijken. Spoiler-niet deze keer...

• Het frame arriveert bij DCE2. Voor hem is dit het meest normaal verkeer, die het naar DTE2 verzendt.

• DTE2, die verkeer heeft ontvangen, begint het op de een of andere manier te verwerken en verzendt hoogstwaarschijnlijk wat retourverkeer. In dit voorbeeld weet hij niets over kanaalcongestie, dus in zijn retourframe zijn FECN en BECN ook nul.

• Wanneer DCE1 dergelijk verkeer ontvangt, zal het de VC herkennen en de BECN-bit op 1 zetten om de verkeersbron (DTE1) te vertellen dat er een probleem is op het kanaal en dat het een beetje moet afkoelen.

Tweede voorbeeld op de foto hierboven.

In dit geval is DTE2 geconfigureerd om te reageren op de FECN-bit en zal BECN = 1 instellen om DTE1 op de hoogte te stellen van de congestie. DCE1 zal in dit geval niets veranderen. Deze keer was het niet voor niets dat DCE1 FECN = 1 instelde, iemand vond het tenslotte nuttig en DTE2 heeft er naar gekeken.

FECN-bits in een normaal netwerk worden alleen gewijzigd door DCE, maar BECN-bits kunnen zowel door DCE als DTE worden gewijzigd.

Waarom heb je een beat nodig? DE? Wanneer er een overbelasting wordt gedetecteerd, zal de DCE vroeg of laat de verzendwachtrij overbelasten en gedwongen worden om het proces van het verwijderen van frames vanaf het einde te starten. Hij heeft geen idee welk verkeer belangrijk is en welk verkeer niet. Maar je kunt proberen hem erover te vertellen... Het is mogelijk om wat “onbelangrijk” verkeer te markeren wanneer het met de DTE DE-bit wordt verzonden. In dit geval kunnen onze switches in de core (DCE) begrijpen welk verkeer als eerste moet worden weggegooid door de waarde van dit bit in de Frame Relay-header te inspecteren.

Dat is waarschijnlijk genoeg voor nu. Ten slotte heb ik Frame Relay op mijn blog beschreven. Nu ga ik rustig slapen.

Hoe kan ik dit allemaal ‘repareren’?

2.2.2. Frame Relay (FR)-netwerken

Een Frame Relay-netwerk is een frame-switchingnetwerk of frame-relaynetwerk gericht op het gebruik van digitale communicatielijnen. Frame Relay-technologie werd aanvankelijk gestandaardiseerd als een dienst op ISDN-netwerken met datasnelheden tot 2 Mbps. Vervolgens kreeg deze technologie een onafhankelijke ontwikkeling. Frame Relay ondersteunt de fysieke OSI- en linklagen. Frame Relay-technologie maakt gebruik van virtuele verbindingstechnologie (geschakeld en permanent) om gegevens te verzenden.

Stapel Frame-protocollen Relay verzendt frames wanneer een virtuele verbinding tot stand wordt gebracht met behulp van fysieke en datalinklaagprotocollen. Frame Relay verplaatste netwerklaagfuncties naar de datalinklaag, waardoor de noodzaak van een netwerklaag overbodig werd. Op de datalinklaag multiplext Frame Relay de datastroom in frames.

Elk kader linklaag bevat een header met daarin het logische verbindingsnummer dat wordt gebruikt om verkeer te routeren en te schakelen. Frame Relay - multiplext verschillende datastromen in één communicatiekanaal. Frames worden niet getransformeerd wanneer ze via de switch worden verzonden, daarom wordt het netwerk frame relay genoemd. Het netwerk schakelt dus tussen frames en niet tussen pakketten. Gegevensoverdrachtsnelheden tot 44 Mbit/s, maar zonder garantie op gegevensintegriteit en betrouwbaarheid van de levering ervan.

Frame Relay is gericht op digitale datatransmissiekanalen van goede kwaliteit, dus het verifieert niet de verbinding tussen knooppunten en controleert de betrouwbaarheid van gegevens op linkniveau. Frames worden verzonden zonder conversie en controle, zoals bij lokale netwerkswitches. Hierdoor hebben Frame Relay-netwerken hoge prestaties. Wanneer er fouten worden gedetecteerd in frames heruitzending frames worden niet uitgevoerd en beschadigde frames worden verwijderd. De controle van de gegevensbetrouwbaarheid wordt uitgevoerd op hogere niveaus van het OSI-model.

Frame Relay-netwerken worden veel gebruikt in bedrijfs- en territoriale netwerken als:

• kanalen voor gegevensuitwisseling tussen externe lokale netwerken (in bedrijfsnetwerken);
• kanalen voor gegevensuitwisseling tussen lokale en territoriale (mondiale) netwerken.

Frame Relay (FR)-technologie wordt voornamelijk gebruikt om lokale netwerkprotocollen via openbare communicatienetwerken te routeren. Frame Relay biedt pakketgeschakelde gegevensoverdracht via een interface tussen DTE-gebruikerseindpunten (routers, bridges, pc's) en DCE-datalinkeindpunten (cloudswitches).

Frame Relay-schakelaars maken gebruik van cut-through-schakeltechnologie, d.w.z. frames worden onmiddellijk na het lezen van het bestemmingsadres van switch naar switch verzonden, wat hoge gegevensoverdrachtsnelheden garandeert. Frame Relay-netwerken maken gebruik van hoogwaardige transmissiekanalen, waardoor het mogelijk is om vertragingsgevoelig verkeer (spraak- en multimediadata) te verzenden. Frame Relay-netwerkbackbones maken gebruik van glasvezelkabels, en toegangsverbindingen kunnen gebruik maken van hoogwaardige twisted pair-kabels.

Rijst. 1.

De figuur toont een blokdiagram van een Frame Relay-netwerk, dat de belangrijkste elementen toont:

1. DTE (dataterminalapparatuur) – apparatuur voor gegevensoverdracht (routers, bruggen, pc's).
2. DCE (data circuit-terminating apparatuur) – eindapparatuur van het datatransmissiekanaal (telecommunicatieapparatuur die toegang biedt tot het netwerk).

Frame Relay fysieke laag

Op de fysieke laag maakt Frame Relay gebruik van speciale digitale communicatiekanalen, het I.430/431 fysieke laagprotocol.

Frame Relay-linklaag

Er worden twee soorten virtuele circuits gebruikt in een Frame Relay-netwerk: permanente virtuele circuits (PVC) en geschakelde virtuele circuits. Op datalinkniveau is de datastroom gestructureerd in frames, die het dataveld in het frame heeft variabele waarde, maar niet meer dan 4096 bytes. De datalinklaag wordt geïmplementeerd door het LAP-F-protocol. Het LAP-F-protocol heeft twee bedrijfsmodi: hoofdmodus en besturingsmodus. In de hoofdmodus worden frames verzonden zonder conversie en controle.

Het framekopveld bevat informatie die wordt gebruikt om de virtuele verbinding tijdens gegevensoverdracht te beheren. Aan een virtuele verbinding wordt een specifiek nummer (DLCI) toegewezen. DLCI (Data Link Connection Identifier) ​​- datalinkverbindings-ID.

Elk linklaagframe bevat een logisch verbindingsnummer dat wordt gebruikt om verkeer te routeren en te schakelen. In dit geval wordt de controle op de juistheid van de gegevensoverdracht van de afzender naar de ontvanger uitgevoerd op een hoger niveau van het OSI-model.

Geschakelde virtuele circuits worden gebruikt om bursty verkeer tussen twee DTE-apparaten te transporteren. Permanente virtuele circuits worden gebruikt om continu berichten uit te wisselen tussen twee DTE-apparaten.

Het proces van gegevensoverdracht via geschakelde virtuele kanalen wordt als volgt uitgevoerd:

• oproep tot stand brengen - er wordt een geschakeld logisch kanaal gevormd tussen twee DTE's;
• standby-modus, wanneer het geschakelde virtuele circuit tot stand is gebracht, maar er geen gegevens worden uitgewisseld;
• oproepbeëindiging - wordt gebruikt om een ​​sessie te beëindigen en een specifieke virtuele verbinding te verbreken.

Het proces van het verzenden van gegevens via vooraf geïnstalleerde permanente virtuele kanalen wordt als volgt uitgevoerd:

• datatransmissie via een gevestigd logisch kanaal;
• standby-modus, wanneer het geschakelde virtuele circuit tot stand is gebracht, maar er geen gegevens worden uitgewisseld.

Voordelen van een Frame Relay-netwerk:

• hoge netwerkbetrouwbaarheid;
• zorgt voor de transmissie van tijdvertragingsgevoelig verkeer (spraak, video).

Nadelen van Frame Relay-netwerk:

• hoge kosten hoogwaardige communicatiekanalen;
• De betrouwbaarheid van de framelevering is niet gegarandeerd.

De oorsprong van de Frame Relay-technologie ligt eind jaren 80. Op dit moment begon steeds meer de verspreiding van betrouwbare digitale kanalen plesiochrone systemen, synchrone digitale hiërarchie (PDH en SDH) te ontvangen. Deze technologieën zorgen voor een betrouwbaar hogesnelheidskanaal met weinig ruis en fouten.

De X.25-protocolstack, die bestond vóór de komst van Frame Relay, omvatte een verscheidenheid aan systeemfoutcontrole en -herstel, zoals gebruikt in de lagesnelheidskanalen met een hoog ruisniveau. Maar met de komst van de technologieën PDH en SDH is de communicatiekwaliteit aanzienlijk verbeterd en geëlimineerd behoefte aan een complex controlesysteem, dat aanwezig was in de X.25. Als gevolg hiervan kwam de verandering van de protocolstapel met Frame Relay-technologie, die slechts het minimum had dat nodig was om informatie van de afzender aan de ontvanger te bezorgen. Een doorbraak van deze technologie was ook dat deze een gegarandeerde bandbreedte bood, die vroege technologie kon opleveren.

Transmissie van frame in Frame Relay-technologie

Frame Relay-technologie maakt gebruik van een techniek van virtuele kanalen op basis van tags, waardoor de onzekerheid in de gegevenslevering aan de ontvanger wordt verminderd en dit zijn niet zo moeilijke transmissiemethoden, die kenmerkend zijn voor primaire en telefoonnetwerken.

Transmissie van frame in Frame Relay-technologie

Het virtuele kanaal wordt ingesteld voor de uitwisseling van gegevens tussen de knooppunten en er worden vermeldingen gemaakt in de routeringstabellen van alle knooppunten waarlangs dit zal plaatsvinden. Stel de overeenkomende tags voor invoer en uitvoer in die het kanaal in het gehele gegevenspad markeren. Kanalen kunnen dus unidirectioneel of bidirectioneel zijn.

Het mechanisme van het transmissiekanaalpakket hierna. Als het pakket van de computer naar de computers C1 C4 moet worden verzonden, wordt het pakket gemarkeerd met het label 102 en wordt het verzonden naar het eerste knooppunt waar de routeringstabel van het pakket een nieuw label 106 markeert en wordt verzonden naar de uitvoerpoort 3 Vervolgens komt hij bij de tweede schakelaar en krijgt daar een nieuwe tag 117, die op de computer C4 komt.

Virtueel kanaallabel

Het virtuele kanaal van de tag is het lokale adres van dit kanaal, formeel is de markering FR de naam van de DLCI (Data Link Connection Identifier - Data Link Layer Connection Identifier). Tags virtueel kanaal moeten altijd uniek zijn voor elke schakelaar, en hoewel ze alleen zinvol zijn voor de specifieke schakelaars, dwz ze hebben geen waarden voor de andere schakelaars en verbindingen tussen schakelaars moeten overeenstemming hebben bereikt over de waarde van het merkteken.

Frame Relay virtueel circuitlabel

Bandbreedtegaranties

Maar de meest interessante kenmerken van deze technologie voor klanten waren een garantie voor bandbreedte, die in verschillende typen is verdeeld:

• Toegewijd informatietarief, CIR- altijd gegarandeerde bandbreedte waaronder de transmissiesnelheid niet daalt.
• Toegewijde burst-grootte, Bc- de maximale bandbreedte die de provider kan bieden, maar geen vergelijkbare datasnelheid garandeert, aangezien deze niet past in het profiel van CIR.
• Overmatige burst-grootte, wees- het maximale aantal bytes dat het netwerk zal proberen te verzenden boven de waarde van Sun voor het tijdsinterval T.

Routers routeren doorgaans verkeer tussen subnetten. Om verkeer te routeren tussen subnetten die niet dicht bij elkaar liggen, gebruikt de router de verbinding van de telefoonmaatschappij. Dat. De telefoonmaatschappij staat toe dat de verbinding tot stand wordt gebracht via Wide Area Network-circuits, ook wel genoemd speciale kanalen, speciale lijnen of point-to-point-kanalen.

Het telefoonbedrijf verzendt de bits op de een of andere manier intern netwerk telefoonmaatschappij, en het eindresultaat is dat voor routers een speciaal kanaal het equivalent lijkt te zijn van een vierdraads kabel die ertussen loopt, waarover ze op elk moment gegevens kunnen verzenden en ontvangen.

Op elke site is een router geïnstalleerd, evenals een interne of externe module CSU/DSC (seriële interface-apparaat van de router, dat er ook voor zorgt dat het seriële kanaal wordt geconfigureerd op de gewenste transmissiesnelheid). De CSU/DSU-module is geconfigureerd met een verbindingssnelheid die een veelvoud is van laagste snelheid 64 Kbps.

Om verkeer via een WAN-link te verzenden, wordt een datalinklaagprotocol gebruikt. De meest populaire - HDLC(datalinkcontrole op hoog niveau) en PPP(Point-to-Point-protocol). De HDLC- en PPP-protocollen kapselen het pakket in door het tussen een header en een trailer te plaatsen. Ze hebben ook een checksum-veld in de trailer. Omdat alle gegevens die via een speciaal point-to-point-kanaal worden verzonden, bedoeld zijn voor het apparaat aan de andere kant, bevat de header (1 byte groot) zelden informatie over de ontvanger en is er alleen een trailer met een FCS (checksum voor het controleren op fouten). Daarom is het niet nodig om het IP Address Resolution Protocol (ARP) te gebruiken. Ongeacht welk protocol wordt gebruikt, kapselt de router het pakket in een frame in: een HDLC-frame of een PPP-frame.

Routers routeren doorgaans verkeer tussen verschillende subnetten. Om verkeer door te sturen tussen subnetten die zich niet op dezelfde locatie bevinden, maakt de router gebruik van de verbinding van de telefoonmaatschappij.

Technologie Framerelais Hiermee kunt u voorkomen dat u een groot aantal “specifieke lijnen” aanlegt als het nodig is om meer dan 2 locaties te combineren. Het serviceconcept is vergelijkbaar met het grote concept Ethernet-schakelaar. Routers maken verbinding met het Frame Relay-netwerk via een speciale link die zich uitstrekt van de router naar de Frame Relay-switch die in de lokale centrale is geïnstalleerd. Wanneer Frame Relay-frames via deze toegangslink worden doorgestuurd naar de dichtstbijzijnde switch, kijkt de switch naar de headers van het frame en stuurt deze door op basis van de DLCI-waarde in de header. DLCI(Data-Link Connection Indetifier) ​​– een 10-bits getal van 0 tot 1023 dat een afzonderlijk PVC (Permanent Virtueel Circuit) identificeert.

PVC– onder een permanent virtueel circuit wordt verstaan ​​de mogelijkheid om Frame Relay-frames te verzenden tussen twee apparaten die op hetzelfde Frame Relay-netwerk zijn aangesloten, als de aanbieder deze mogelijkheid vooraf heeft geboden. CIR (Composed Information Rate) - gegarandeerde transmissiesnelheid.

Om de technologie te laten werken, moet elke router fysiek met een kabel zijn verbonden framerelaisschakelaar bij uw plaatselijke telefooncentrale. Een Frame Relay-schakelaar is apparatuur die Frame Relay ‘begrijpt’ en verkeer kan verzenden op basis van Frame Relay-protocollen. Er wordt een set Frame Relay-schakelaars van een provider gevormd, samen met andere apparatuur die ertussen is geïnstalleerd framerelaisnetwerk. De service die de ISP biedt, is de mogelijkheid voor een router om Frame Relay-frames te verzenden en deze te ontvangen van andere routers die op dat netwerk zijn aangesloten.

Frame Relay is een reeks protocollen die elk functies uitvoeren die overeenkomen met Link Layer 2 van het OSI-model. Om niveau 1-functies uit te voeren, omdat regeling kabel systeem En daadwerkelijke overdracht bits gebruikt Frame Relay dezelfde standaarden als seriële verbindingen. De fysieke seriële verbinding tussen een router en een Frame Relay-switch wordt aangeroepen toegangskanaal(toegangslink).

Om een ​​frame te verzenden, moet de router de header invoeren vereiste adres. Elke Frame Relay-header bevat een adresveld dat een link-identifier (DLCI) wordt genoemd.

Als router R1 een pakket naar router R2 moet sturen, via het Frame Relay-netwerk, gebruikt de router dit fysiek seriële interface en maakt logischerwijs gebruik van PVC met de benodigde DLCI (voor een site in Kiev is dit bijvoorbeeld 102). De router voert Frame Relay-inkapseling uit, net zoals andere link-layer-protocollen dat doen. Router R1 kent de uitgaande uitgaande interface en het IP-adres van de volgende hop, maar weet niet welke DLCI hij moet gebruiken. Gebruik om dit probleem op te lossen omgekeerd ARP-protocol(Omgekeerde ARP). Zodra het permanente virtuele circuit (PVC) begint te werken, maakt R2 zijn IP-adres bekend aan R1 met behulp van een virtueel circuit (VC) tussen de twee routers. R1 maakt ook zijn IP-adres bekend aan R2.

Lezing 6. Principes voor het construeren van Frame Relay- en ATM-netwerken

Frame Relay-netwerken. Een Frame Relay-netwerk is een frame-switchingnetwerk of frame-relaynetwerk gericht op het gebruik van digitale communicatielijnen. Frame Relay-technologie werd aanvankelijk gestandaardiseerd als een dienst op ISDN-netwerken met datasnelheden tot 2 Mbps. Vervolgens kreeg deze technologie een onafhankelijke ontwikkeling. Frame Relay ondersteunt de fysieke OSI- en linklagen. Frame Relay-technologie maakt gebruik van virtuele verbindingstechnologie (geschakeld en permanent) om gegevens te verzenden.

De Frame Relay-protocolstack verzendt frames via een bestaande virtuele verbinding met behulp van fysieke en datalinklaagprotocollen. Frame Relay verplaatste netwerklaagfuncties naar de datalinklaag, waardoor de noodzaak van een netwerklaag overbodig werd. Op de datalinklaag multiplext Frame Relay de datastroom in frames.

Frame Relay multiplext meerdere datastromen in één communicatiekanaal. Frames worden niet getransformeerd wanneer ze via de switch worden verzonden, daarom wordt het netwerk frame relay genoemd. Het netwerk schakelt dus tussen frames en niet tussen pakketten. Gegevensoverdrachtsnelheden tot 44 Mbit/s, maar zonder garantie op gegevensintegriteit en betrouwbaarheid van de levering ervan.

Frame Relay is gericht op digitale datatransmissiekanalen van goede kwaliteit, dus het verifieert niet de verbinding tussen knooppunten en controleert de betrouwbaarheid van gegevens op linkniveau. Hierdoor hebben Frame Relay-netwerken hoge prestaties.

Frame Relay-technologie wordt voornamelijk gebruikt om lokale netwerkprotocollen via openbare communicatienetwerken te routeren. Frame Relay biedt pakketgeschakelde gegevensoverdracht via een interface tussen DTE-gebruikerseindpunten (routers, bridges, pc's) en DCE-datalinkeindpunten (cloudswitches).

Frame Relay-schakelaars maken gebruik van cut-through-technologie, wat betekent dat frames van schakelaar naar schakelaar worden overgedragen zodra het bestemmingsadres wordt gelezen, wat resulteert in hoge gegevensoverdrachtsnelheden.

Figuur 6.1 toont een blokdiagram van een Frame Relay-netwerk, waarin de belangrijkste elementen worden weergegeven:

DTE (dataterminalapparatuur) – apparatuur voor gegevensoverdracht (routers, bruggen, pc's);

DCE (data circuit-terminating apparatuur) – eindapparatuur van het datatransmissiekanaal (telecommunicatieapparatuur die toegang biedt tot het netwerk).

Figuur 6.1 – Frame Relay-netwerkblokdiagram

Fysieke laag Framerelais. Op de fysieke laag gebruiken FR's speciale digitale communicatiekanalen, het fysieke laagprotocol I.430/431.

Frame Relay-linklaag. Het LAP-F-linklaagprotocol in Frame Relay-netwerken heeft twee bedrijfsmodi: hoofd (kern) en controle (controle). In de basismodus, die in de huidige FR-netwerken wordt toegepast, worden frames verzonden zonder vertaling en controle, zoals bij lokale netwerkswitches. Hierdoor presteren FR-netwerken hoge prestaties, omdat frames in schakelaars niet worden geconverteerd en het netwerk voor elk gebruikersframe geen ontvangstbevestigingen tussen schakelaars verzendt. De stapelstructuur (Figuur 6.2) weerspiegelt de oorsprong van FR-technologie in de diepten van de ISDN-technologie, aangezien FR-netwerken veel lenen van de ISDN-protocolstack (SVC-vestigingsprocedures).

De technologie is gebaseerd op het LAP-F-kernprotocol, een vereenvoudigde versie van het LAP-D-protocol.

Het LAP-F-protocol (Q.922 ITU-T-standaard) werkt op alle ISDN-netwerkkanalen, evenals op kanalen van het type T1/E1. Eindapparatuur verzendt op elk moment LAP-F-frames naar het netwerk, ervan uitgaande dat er een virtueel kanaal in het switchnetwerk is aangelegd. Bij gebruik van PVC hoeft Frame Relay-apparatuur alleen het LAP-F-kernprotocol te ondersteunen. Het LAP-F-controleprotocol is een optionele add-on voor de LAP-F-kern die frameleveringscontrole- en stroomcontrolefuncties uitvoert. In dit geval implementeert het controlenetwerk de frame-switchingservice.

Afbeelding 6.2 – Frame Relay-protocolstapel

ATM-technologie. In de jaren tachtig begonnen veel geïndustrialiseerde landen met de ontwikkeling van breedband digitaal netwerk met geïntegreerde diensten (B-ISDN). De oprichting van een dergelijk netwerk maakt het mogelijk diensten te organiseren zoals videotelefonie van hoge kwaliteit, videoconferenties, snelle datatransmissie, transmissie van televisieprogramma's van hoge kwaliteit, zoeken naar video-informatie en een aantal andere. Hiervoor zijn transmissiesnelheden van meer dan 2 Mbit/s nodig maximale snelheid, aan de gebruiker geleverd via smalband ISDN. Als resultaat van onderzoeken die sinds het midden van de jaren tachtig zijn uitgevoerd, heeft CCITT (nu ITU-T) in 1988 Aanbeveling I.121 aangenomen, waarin algemene principes B-ISDN. De belangrijkste daarvan is het gebruik van de asynchrone informatieoverdrachtsmodus (ATM), die transmissie- en schakelprocessen boven het fysieke niveau implementeert. Doorslaggevend bij de keuze voor een geldautomaat was dat de meeste informatiebronnen intermitterend werken. De spraakactiviteitscoëfficiënt is bijvoorbeeld 0,3 - 0,4, deze is nog minder in interactieve datatransmissiesystemen, video-informatie is zeer divers, enz. Daarom is het gebruik van de synchrone overdrachtsmodus (STM), waarin een constante bandbreedte wordt toegewezen, het overeenkomen met de hoogste momentane informatieoverdrachtsnelheid blijkt zeer ineffectief. Tegelijkertijd maakt de asynchrone overdrachtsmodus, gebaseerd op statistische (pakket)methoden, een flexibele toewijzing van bandbreedte mogelijk, waardoor de samenwerking van verschillende services wordt gegarandeerd in omstandigheden van veranderende serviceparameters en belasting.

Zoals gedefinieerd in Aanbevelingen I.113 en I.121 verwijst de term ATM naar een specifieke pakketgeoriënteerde transportmodus die gebruik maakt van een asynchrone tijdverdelingstechniek waarbij de informatiestroom is georganiseerd in blokken van vaste lengte die cellen worden genoemd. Ter verduidelijking van de terminologie moet worden opgemerkt dat volgens de G.803-aanbeveling een onderscheid wordt gemaakt tussen de termen ‘transmissie’, die verwijst naar het fysieke proces van het voortplanten van een signaal via een communicatiekanaal, en ‘overdracht’, wat verwijst naar het fysieke proces van het voortplanten van een signaal via een communicatiekanaal. is het proces waarbij informatie over een netwerk wordt verplaatst. Een cel is 53 bytes lang, waarvan 48 bytes gebruikersinformatie en 5 bytes header zijn. Het belangrijkste doel van de header is het identificeren van cellen die tot hetzelfde virtuele kanaal behoren. ATM is een verbindingsgerichte methode. Voordat informatie tussen gebruikers kan worden overgedragen, moet er een virtueel kanaal worden georganiseerd. Signalering en gebruikersinformatie worden via afzonderlijke virtuele kanalen verzonden. Een groep virtuele kanalen die in bepaalde delen van het netwerk in dezelfde richting lopen, kan worden gecombineerd tot een virtueel pad. Omdat ATM gebruik maakt van hoge snelheid en zeer geluidsbestendig digitale systemen transmissie (meestal gebaseerd op glasvezellijnen), wordt de betrouwbaarheid alleen verbeterd in gebruikersapparatuur. Weigering om de betrouwbaarheid van schakelknooppunten te vergroten, vereenvoudigt het algoritme van hun werking aanzienlijk en maakt het gebruik van hardware daarin mogelijk die aanzienlijk hogere prestaties levert dan programmeerbare microprocessors. De hoge doorvoersnelheid van transmissiepaden, de snelheid van schakelapparatuur en de korte lengte van de cellen zorgen in de regel voor een snelle levering van cellen over het netwerk. De controle over de levering ervan vindt plaats in de eindapparatuur van de gebruikers. In de kern is de ATM-methode een soort pakketschakelingsmethode - de zogenaamde snelle pakketschakeling - die wat betreft gebruikerskenmerken het dichtst in de buurt komt van de circuitschakelingsmethode.

Het ATM-netwerk kan niet alleen de basis zijn voor het organiseren van een grote verscheidenheid aan diensten binnen het B-ISDN-framework, bedoeld voor de overdracht van gegevens, beelden, enz. Het kan ook dienen als transportmedium voor telefoonnetwerk, smalband ISDN, communicatie van grootstedelijke datanetwerken (MAN), enz. (Figuur 6.3).

Figuur 6.3 – Logisch circuit mogelijk gebruik van het ATM-netwerk

Door het gebruik van ATM-technologie kunt u bouwen flexibele netwerken, waarbij effectief gebruik wordt gemaakt van de capaciteit van transmissiepaden vanwege hun statistische multiplexing. De veelzijdigheid van ATM ligt ook in het feit dat het de eerste technologie is die kan worden gebruikt in netwerken van elke schaal: lokaal (LAN), grootstedelijk (MAN) en territoriaal (WAN).

Een vereenvoudigde ATM-netwerkarchitectuur wordt getoond in Figuur 6.4.

Figuur 6.4 – ATM-netwerkstructuur

Het bestaat uit onderling verbonden ATM-schakelaars. Gebruikersapparatuur die zich buiten het netwerk bevindt, communiceert met switches via een gebruikersnetwerkinterface (UNI). De netwerkknooppuntinterface (NNI) wordt gebruikt om tussen switches te communiceren. ITU-T heeft in aanbeveling I.432 twee typen UNI-interfaces gestandaardiseerd: met snelheden van 155 en 622 Mbit/s (dit zijn de snelheden van SDH-niveaus 1 en 4). Er zijn normen opgesteld voor het gebruik van ATM-technologie met de primaire snelheid van de Europese hiërarchie van 2 Mbit/s.

De ATM-protocolstack (Figuur 6.5) omvat de ATM-aanpassingslaag en de fysieke laag.

Figuur 6.5 – ATM-protocolstapel

De ATM Adaptation Layer (AAL) zet gebruikersinformatie om in celinformatievelden en omgekeerd. Het is de aanwezigheid van AAL die ATM het inherente vermogen geeft om een ​​verscheidenheid aan gebruikersinformatie in standaardcellen over te brengen. Benadrukt moet worden dat AAL-procedures buiten het ATM-netwerk in de gebruikersterminalapparatuur worden geïmplementeerd. Het aanpassingsniveau kan maximaal 4 bytes gebruiken voor zijn behoeften binnen een 48-byte informatieveld cellen en vertrekt dus direct naar nuttige informatie gebruikers 44 bytes. AAL is op zijn beurt verdeeld in twee sublagen: de convergentiesublaag (CS) en de segmentatie- en hermontage-sublaag (SAR).

De bovenkant ervan - CS - ontvangt informatie van de gebruiker en verdeelt deze in protocolgegevenseenheden van deze sublaag, waarvan de lengte wordt bepaald specifiek type niveau van aanpassing. Vervolgens worden er een header en een einde aan toegevoegd, die service-informatie bevatten over het type verzonden verkeer en de grootte van de protocoleenheid, en ook het monitoren en corrigeren van fouten tijdens de ontvangst mogelijk maken. Indien nodig zorgt deze sublaag ook voor synchronisatie. De demontage- en hermontage-sublaag neemt de ontvangen CS-protocoleenheden en splitst deze in fragmenten met een lengte van 44 tot 48 bytes. Ze kunnen worden toegevoegd met een header (1 à 2 bytes), die het type van dit fragment identificeert, en een staart (maximaal 2 bytes), die een controlesom bevat. Het resultaat is een reeks van 48 bytes die het informatieveld van de ATM-cel vormt. Het hierboven beschreven algoritme varieert afhankelijk van het type aanpassingslaag. Bij de afspraak worden alle procedures in omgekeerde volgorde uitgevoerd. De ATM-laag voegt headers van 5 bytes toe aan de reeksen van 48 bytes die worden ontvangen van de SAR-sublaag, waardoor ATM-cellen worden gevormd die vervolgens naar de fysieke laag worden verzonden. De functies van de ATM-laag omvatten ook: controle van de invoerstroom op de gebruikersnetwerkinterface; het multiplexen van cellen die tot verschillende virtuele kanalen en paden behoren tot één enkele stroom; conversie van virtuele kanaalidentificatoren in schakelknooppunten. Aan de ontvangende kant voert de ATM-laag demultiplexing van de celstroom uit en verwijdert de headers.

De fysieke laag bestaat ook uit twee sublagen: de transmissieconvergentie (TC) sublaag en de fysieke media-afhankelijke (PMD) sublaag. De TC-sublaag coördineert de cellenstroom met het gebruikte transmissiesysteem (verpakt bijvoorbeeld ATM-cellen in SDH-containers). De PMD-sublaag is verantwoordelijk voor het verzenden en ontvangen van bits die worden verzonden via een specifiek fysiek medium (optische vezel, coaxkabel).

Basisliteratuur: 2

Verder lezen: 7

Beveiligingsvragen:

1. Welke technologie gebruikt FR-technologie om gegevens te verzenden?

2. Welke twee werkingsmodi in FR-netwerken heeft het LAP-F-linklaagprotocol?

3. Wat is de veelzijdigheid van ATM?

4. Welke lagen bevat de ATM-protocolstack?

5. Leg de structuur van een ATM-netwerk uit.